CN104190358A - NOx吸附剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种NOx吸附剂，属于控制大气污染的吸附剂领域。该吸附剂由石灰、天然沸石、膨润土、活性炭、金属氧化物组成，各组分分别磨细后混合加水陈化，再挤压成型后烘干至恒质量即为该NOx吸附剂。该吸附剂通过将石灰、天然沸石、膨润土、活性炭、金属氧化物有机组合，有效提高了NOx的吸附效率，具有净化速度快、处理效果好、吸附容量大、更换周期长的特点，对不同浓度的NOx均具有很高的处理效率。在相同的实验条件下，该吸附剂对NOx的去除效果远好于现有吸附剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种NOx吸附剂，适用于常温下脱除废气中的NOx，尤其适用于高浓度、间歇性NOx的脱除，属于大气污染控制技术领域。
背景技术
人类活动产生的NOx主要来自矿物燃料的高温燃烧过程，以火电厂燃煤烟气为代表，具有烟气量大、连续排放的特征。其次是化工生产中的硝酸生产、硝化过程、炸药生产和金属表面硝酸处理等硝酸使用工艺，在这些工艺过程中，NOx会伴随生产工艺中硝酸雾等物质的排放而排出。如有色冶炼行业，许多企业在酸洗、酸溶、浸出过程使用大量的硝酸，产生高浓度的NOx，且具有间歇性排放特征。
目前工业炉窑对NOx的治理方法以选择性催化还原为主，该方法投资、运行和维护成本较高，适用于大气量、连续排放的炉窑烟气NOx治理。而对于间歇性、高浓度NOx的治理，使用该法的可行性不高，而投资小、运行稳定、维护运行成本较低的干法吸附工艺体现出其优势。单纯的活性炭吸附等物理吸附方法虽对NOx也具有较高的吸附净化效率，但存在酸气缓慢排放的问题，且对于其他酸性污染物的净化效率很低。如中国专利ZL98104145.0(公开号CN1198359，公告日：1998.11.11)公开了一种去除气体中二氧化碳、水和氮氧化物的吸附剂，由沸石和矾土制成。这种吸附材料的吸附机理是物理吸附，需采用变温和变压吸附完成吸附剂的吸附和再生过程，操作复杂且造成较高的能耗。
针对以上问题，目前出现了一些新型的物理吸附和化学吸附相结合的吸附剂。如中国专利85105415(公开号CN85105415A，公告日：1985.7.16)公开了一种可治理多种酸气的吸附剂，它由碱土金属氢氧化物、硅铝酸盐和活性炭按重量百分比为：20～30:40～60:3～30组成，在实际应用中，该吸附剂存在吸附速率较低、吸附剂更换周期短等问题，并且对NO含量高的NOx处理效果较差。中国专利200610165556.1(公开号CN1994554A，公告日：2007.7.11)公开了一种去除氮氧化物的复合吸附剂的制备方法，将改性或浸盐沸石粉末与氢氧化钙粉末按重量百分比为：1:1～2:1混合制备而成，但该吸附剂制作方法较为复杂，且同样存在吸附剂更换周期短、NO吸附效率较低的问题。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种常温下能对废气中的高浓度、间歇性NOx有效脱除的NOx吸附剂。
为解决上述技术问题，本发明所采用的NOx吸附剂的技术方案为，该吸附剂由石灰、天然沸石、膨润土、活性炭、金属氧化物组成，各组分分别磨细后混合加水陈化，再挤压成型后烘干至恒质量即为该NOx吸附剂。
本发明的有益效果为：该吸附剂通过将石灰、天然沸石、膨润土、活性炭、金属氧化物有机组合，有效提高了NOx的吸附效率。其中，活性炭一方面通过物理吸附强化吸附反应速度，另一方面可与其他金属氧化物复合强化催化，促进NO向NO2的转化，增大吸附反应速率；金属氧化物可作为催化剂加速NO向NO2的转化，促使NO2被吸附剂中的碱性物质吸收；膨润土为吸附性能良好的材料，可有效提高酸性气体的反应速率，提高吸附剂的机械强度；天然沸石具有硅氧四面体和铝氧四面体形成的骨架结构，在空间上会形成丰富的晶穴和孔道，有很强的吸附能力；制备过程中，增加混合后浆状原料的挤压成型次数可以使吸附剂具有更高的机械强度，可延长吸附剂的使用寿命，降低更换频率。该吸附剂对不同浓度的NOx均具有很高的处理效率。在相同的实验条件下，该吸附剂对NOx的去除效果远好于现有吸附剂，另外该吸附剂还具有净化速度快、处理效果好、吸附容量大、更换周期长等优势。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种NOx吸附剂，是一种NOx的专用吸附剂，该吸附剂对NOx具有物理吸附和化学吸附的双重功能，废气中的NOx在通过吸附剂时被吸附，从而达到净化的目的。该吸附剂由石灰、天然沸石、膨润土、活性炭、金属氧化物组成，各组分分别磨细后混合加水陈化，再挤压成型后烘干至恒质量即为该NOx吸附剂。
上述NOx吸附剂中，各组分用量按重量百分比为：
上述NOx吸附剂中，各组分分别磨细后混合加水陈化，再挤压成型后烘干至恒质量即为该NOx吸附剂：
磨细：先将各种原料分别磨细，磨细的粒度为100～400目；
负载：采用浸渍法将所述磨细后的金属氧化物负载在磨细后的所述活性炭上；
混合：将上述磨细及负载处理后的原料混合后加适量的水并搅拌均匀后陈化，陈化时间为0.5～2小时；
挤压：对陈化后的原料通过挤压成型，形成直径为2～2.5毫米的细条，再将所述细条打碎成3～4毫米长的小段后再进行挤压，反复挤压3次以上后最终成型，挤压不少于3次即可；挤压形状和大小依实际需要而定，可以是条状，也可以是球状，本发明吸附剂形状优选为圆柱体结构。通过多次挤压，增加混合后浆状原料的挤压次数可以使成型的吸附剂具有更高的机械强度，可延长吸附剂的使用寿命，降低更换频率。
烘干：将最终挤压成型后的细条在自然条件下风干，再经远红外烘干箱烘干至恒质量后即为该NOx吸附剂成品。包装时，待冷却后进行密封包装。烘干步骤中，远红外烘干箱的烘干温度应控制在吸附剂的燃点以下，否则吸附剂中的活性炭易燃。
上述NOx吸附剂中，膨润土为钠基膨润土或改性膨润土。加入的钠基膨润土(或改性膨润土)本身具有多孔结构，吸附性能良好。膨润土一方面作为反应物参与反应，钠基膨润土中的Na2O遇水生成NaOH，较单纯的Ca(OH)2相比，增大了酸性气体的反应速率，进一步改善了NOx的吸附效果；另一方面膨润土的加入显著提高了吸附剂的机械强度，延长了吸附剂的使用寿命。
上述NOx吸附剂中，金属氧化物为La、Ce、Co、Ni、Fe、Mn等金属的金属氧化物中的一种或几种。该金属氧化物可作为催化剂加速NO向NO2的转化，促使NO2被吸附剂中的碱性物质吸收。
上述吸附剂中，活性炭粉末一方面通过物理吸附强化吸附反应速度，，另一方面与其他金属氧化物复合强化催化，促进NO向NO2的转化，增大吸附反应速率。
上述吸附剂中，天然沸石具有硅氧四面体和铝氧四面体形成的骨架结构，在空间上会形成丰富的晶穴和孔道，有很强的吸附能力，并为化学吸附反应提供了载体。同时，天然沸石还可以增强吸附剂的强度。
本发明吸附剂使用时，填装有该吸附材料的吸附装置前端要加设除雾装置，除去烟气中携带的液滴，否则吸附剂的强度可能降低；饱和吸附后的该吸附剂，属于一般性固体废物，经雨水淋洗和气体挥发性实验证明无二次污染，可以作为一般工业垃圾进行处置。本 发明吸附剂与现有各种治理NOx的吸附剂相比，优点在于：对含不同浓度NOx的废气均有很高治理效率、无二次污染、一次投资及运行费用省、运行管理方便、吸附剂更换周期长。在相同的实验条件下，该复合吸附剂对NOx的去除效果远好于活性炭。该吸附剂失效后需要更换新的吸附剂，根据使用情况的不同，吸附剂的更换周期一般为0.5～2年，运行费用较低。
下面结合具体实施例对本发明的吸附剂作进一步说明。
实施例1
本实施例为低浓度氮氧化物处理实例，所属废气为实验室模拟不同浓度的NOx排放，采用气瓶发生的纯NO2气体，实验气量2L/min。
本实施例的吸附剂的原料重量配比为石灰30％、天然沸石25％、钠基膨润土23％、活性炭20％、金属氧化物2％，该吸附剂按以下方法制备：先将各原料分别磨细后混合加水搅拌均匀后陈化；陈化后，再在挤条机上挤成直径为2毫米的细条，再将它打碎成3毫米长的小段，多次挤压后出成品，将成品在室温下自然风干，送远红外烘干箱，烘干至恒质量后即为吸附剂成品。
经检测，入口浓度在1～1000mg/m3范围内波动时，利用本实施例吸附剂的去除效率为96.5％～99.0％，见表1。
表1 利用本实施例吸附剂对不同入口浓度的NOx去除效率
| 序号 | 进口NOX浓度(mg/m3) | 出口NOX浓度(mg/m3) | 净化率(％) |
| 1 | 0.9 | 0.029 | 96.77 |
| 2 | 27 | 0.93 | 96.56 |
| 3 | 146 | 4.4 | 97.00 |
| 4 | 322 | 5.4 | 98.33 |
| 5 | 657 | 9.4 | 98.57 |
| 6 | 987 | 10.3 | 98.96 |
实施例2
本实施例为高浓度氮氧化物处理实例，所属废气为银溶解产生的含NOx废气，气量在1000～8000m3/h波动。
本实施例吸附剂的原料重量配比为石灰30％、天然沸石25％、钠基膨润土25％、活性炭19％、金属氧化物1％；该吸附剂按下述方法制备：先将各原料分别磨细加水后混合搅拌均匀后陈化；然后，再在挤条机上挤成直径为2.5毫米的细条，再将它打碎成4毫米长 的小段，多次挤压后出成品，将其在室温下自然风干，送远红外烘干箱，烘干至恒质量后即为吸附剂成品。
本实施例的含NOx废气在进入吸附装置前，经过多级净化除去水分后进入装有本实施例吸附剂的净化器中处理，然后经烟囱排入大气。
经检测，入口浓度在1000～10000mg/m3范围内波动时，利用本实施例吸附剂的去除效率在98.6％～99.6％，见表2。
表2 利用本实施例吸附剂对不同入口浓度的NOx去除效率
| 序号 | 进口NOx浓度(mg/m3) | 出口NOx浓度(mg/m3) | 净化率(％) |
| 1 | 1247 | 16.8 | 98.65 |
| 2 | 2833 | 21.2 | 99.25 |
| 3 | 3501 | 25.7 | 99.27 |
| 4 | 3940 | 16.1 | 99.59 |
| 5 | 5050 | 20.5 | 99.59 |
| 6 | 7856 | 105.6 | 98.66 |
| 7 | 9844 | 124 | 98.74 |
通过上述各实施例可以看出，本发明的NOx吸附剂，与现有使用物理化学吸附方法处理NOx的吸附剂相比，具有净化速度快、处理效果好、吸附容量大、更换周期长、特别适用于高浓度、间歇式排放的NOx处理的特点，可以很好的满足实现大规模工业应用的高浓度、间歇性NOx处理的要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种NOx吸附剂，其特征在于，该吸附剂由石灰、天然沸石、膨润土、活性炭、金属氧化物组成，各组分分别磨细后混合加水陈化，再挤压成型后烘干至恒质量即为该NOx吸附剂。
2.如权利要求1所述的NOx吸附剂，其特征在于，所述各组分用量按重量百分比为：
3.如权利要求1或2所述的NOx吸附剂，其特征在于，所述各组分分别磨细后混合加水陈化，再挤压成型后烘干至恒质量即为该NOx吸附剂：
先将各种原料分别磨细，磨细的粒度为100～400目；
采用浸渍法将所述磨细后的金属氧化物负载在磨细后的所述活性炭上；
将上述磨细及负载处理后的原料混合后加水并搅拌均匀后陈化，陈化时间为0.5～2小时；
对陈化后的原料通过挤压成型，形成直径为2～2.5毫米的细条，再将所述细条打碎成3～4毫米长的小段后再进行挤压，反复挤压3次以上后最终成型；
将最终挤压成型后的细条在自然条件下风干，再经远红外烘干箱烘干至恒质量后即为该NOx吸附剂成品。
4.如权利要求1或2所述的NOx吸附剂，其特征在于，所述膨润土为钠基膨润土或改性膨润土。
5.如权利要求1或2所述的NOx吸附剂，其特征在于，所述金属氧化物为La、Ce、Co、Ni、Fe、Mn的金属氧化物中的一种或几种。
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